CN1212704C - 纵向耦合多模压电体波滤波装置，和滤波器及电子组件 - Google Patents

纵向耦合多模压电体波滤波装置，和滤波器及电子组件 Download PDF

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Abstract

本发明披露了一种低价制造的、提供了宽的带宽、并且导致大的衰减的纵向耦合多模压电体波滤波装置。滤波装置包括安装在外壳基片上的第一和第二压电体波滤波器。用适当的方式布置第一和第二压电体波滤波器，从而使第一和第二压电体波滤波器的接地电极彼此之间比第一和第二压电体波滤波器的输入电极彼此之间以及第一和第二压电体波滤波器的输出电极彼此之间更为靠近。当把输入信号施加到输入电极和接地电极之间时，根据压电纵向效应，激励并耦合不同次的谐波。在输出电极与接地电极之间提供一个滤波输出。

Description

纵向耦合多模压电体波滤波装置， 和滤波器及电子组件
技术领域
本发明涉及一种，例如，称为带通滤波器的压电体波滤波器。更具体地讲，本发明涉及一种纵向耦合多模压电体波滤波装置，纵向耦合多模压电体波滤波器，和包含这种利用基于压电纵向效应的振动谐波的压电体波滤波器的电子组件。本发明还涉及一种纵向耦合多模压电体波滤波装置，和利用不同次谐波的耦合的电子元件。
背景技术
使用了各种不同的压电体波滤波器作为带通滤波器。由于易于小型化和低价格，主要使用了数MHz到数十MHz频率范围内的双模压电体波(bluk wave)滤波器。
日本未审专利公开No.5-327401中披露了一种双模压电体波滤波器。
图18是一个常规的利用厚度纵向振动的双模压电体波滤波器。
压电体波滤波器201包括一个厚度方向极化的压电基片202。一对激励电极203和204设置在压电基片202的上表面。一个共用激励电极205设置在激励电极203和204的对面，将压电基片202夹在中间。
在使用过程中，将输入信号施加到一个激励电极203和共用激励电极205之间，以激励压电基片202。当压电基片202被激励时，产生了一种图19A中所示的对称模式，和一种图19B中所示的反对称模式。耦合这两种模式，形成一个滤波带宽。拾取激励电极204与接地电极205之间的输出。
还知道除了工作在厚度纵向模式的双模压电体波滤波器之外，还有另一种双模压电体波滤波器，这种滤波器包括压电基片202，在平行于上表面的方向极化，并且工作在剪切振动模式。
常规压电体波滤波器201中对称模式与反对称模式之间的耦合度取决于激励电极203和204之间的间距。间距确定了对称模式与反对称模式之间的频率差，从而确定了一个通带。
具体地讲，为了产生一个宽带滤波器，必须减小激励电极203与204之间的间距，以增大两种模式之间的耦合度，和增大两种模式之间的频率。
激励电极203和204一般是采用导电浆料的丝网印刷制造的。丝网印刷技术在减小激励电极203与204之间的间距的努力方面受到限制。如果利用光刻技术制造激励电极203和204，那么可以减小激励电极203与204之间的间距，但是成本增加。
即使将激励电极203与204之间的间距减小，但是压电体波滤波器201中输入与输出之间的电容增大，导致了较小的衰减。
为了获得大的衰减，一般将多个滤波元件连接在压电体波滤波器中。如图20中所示，在压电体波滤波装置211中，将第一和第二压电体波滤波元件213和214安装到基片212。压电体波滤波元件213和压电体波滤波元件214在构造上彼此相同。
如果第一和第二压电体波滤波器元件213和214设置的位置太靠近，那么在第一和第二压电体波滤波器元件213和214的输入端和输出端之间产生的如图20中箭头A代表的寄生电容减小衰减。因此，不能将第一和第二压电体波滤波元件213和214设置得彼此过于靠近。这不可避免地使得整个滤波装置的尺寸变大。
作为取得大的衰减的另一种方法，提出了图21中所示的一种包括一个中继电容器的压电体波滤波器。如图所示，压电体波滤波器221包括形成在一个压电基片上的第一和第二能量俘获压电谐振器222和223。为了在压电谐振器222和223之间形成一个中继电容器，将电容器电极224和225彼此面对设置，将压电基片夹在两个电极之间。图22是图21中所示压电体波滤波器221的电路图。
如图22中所示，中继电容器C是由电容器电极224和225构成的。由于形成压电体波滤波器221的压电基片被极化，因为压电基片的形成电容器电极224和225部分上的压电效应而产生了不需要的振动。结果，发生寄生振动。
已知有一种部分地极化压电基片，从而使压电基片中电容器电极224和225面对设置的部分不被极化的技术。但是，如果部分地极化压电基片，那么压电基片中可能发生破裂。
发明内容
因此，本发明的一个目的是要提供一种多模压电体波滤波装置，多模压电体波滤波器，和包含具有大的带宽、存在大的衰减、易于小型化、和控制不需要的寄生振动产生的多模压电体波滤波器的电子组件。本发明的另一个目的是要提供一种制造成本低廉的纵向耦合多模压电体波滤波器。
在本发明的第一方面中，纵向耦合多模压电体波滤波装置包括适当设计从而当在输入电极和接地电极之间输入一个输入信号时，激励并耦合不同次的谐波的振动模式，以在输出电极和接地电极之间提供输出信号的第一和第二多模压电体波滤波器，和一个其表面上承载第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器的外壳基片。第一和第二多模压电体波滤波器中的每一个包括至少四个相互平行延伸的激励电极，包括多个布置在激励电极之间并且在垂直于激励电极的方向极化的压电层的叠层压电体，叠层压电体具有垂直面对多个压电层的方向的第一和第二端面以及连接第一和第二端面的第一至第四侧面，形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第一端面的输入电极，形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第二端面的输出电极，和形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的接地电极，其中多个激励电极包括连接到输入电极的第一组激励电极，连接到输出电极的第二组激励电极，和连接到接地电极的第三组激励电极，并且其中第一和第二多模压电体波滤波器是串联的，并且适当地布置，从而设置第一和第二多模压电体波滤波器的接地电极彼此之间能够比第一和第二多模压电体波滤波器的输入电极彼此之间、和第一和第二多模压电体波滤波器的输出电极彼此之间更加靠近。
第一方面中的多模压电体波滤波器不限于一种特定的振动模式。多模压电体波滤波器可以利用基于压电纵向效应的长度振动模式的谐波，或基于压电纵向效应的厚度纵向振动模式的谐波。
纵向耦合多模压电体波滤波装置优选进一步包括反射层，分别连接到叠层压电体的第一和第二端面，并且反射层由一种具有比叠层压电体的压电材料的声阻抗Z1低的第二声阻抗Z2的材料制造；和支撑构件，分别与反射层连接到叠层压电体的第一和第二端面的表面相对地连接到反射层的表面，并且支撑构件由一种具有比第二声阻抗Z2高的声阻抗Z3的材料制造。在这样的布置中，从叠层压电体传递到反射层的振动从反射层与支撑构件之间的交界面反射。因此，支撑构件不影响叠层压电体的振动特性地机械支撑着叠层压电体。从而，叠层压电体的振动模式受到较少的限制。
在本发明的第二方面中，一种纵向耦合多模压电体波滤波器包括至少四个彼此平行延伸的激励电极，一个包括多个布置在激励电极之间的并且在垂直于激励电极方向极化的压电层的叠层压电体，叠层压电体具有面对多个压电层的正交方向的第一和第二端面和连接第一和第二端面的第一至第四侧面，一个形成在叠层压电体的第一侧面上靠近第一端面位置的输入电极，一个形成在叠层压电体的第一侧面的靠近第二端面位置的输出电极，一个形成在叠层压电体的第一侧面反面的第二侧面上的接地电极，多个激励电极包括连接到输入电极的第一组激励电极，连接到输出电极的第二组激励电极，和连接到接地电极的第三组激励电极，并且响应输入到输入电极与接地电极之间的输入信号，激励并耦合不同次的谐波的振动模式，以便在输出端与接地端之间输出一个输出信号，分别布置在叠层压电体的第一和第二端面上的、并且具有低于叠层压电体的声阻抗Z1的声阻抗Z2的第一和第二反射层，分别布置在第一和第二反射层上的、并且具有高于第二声阻抗Z2的第三声阻抗Z3的第一和第二支撑构件，和形成在第一支撑构件和/或第二支撑构件上，从而使电容器单元能够连接在接地电极与输出电极和输入电极之一之间的电容器单元。
电容器单元可以用各种不同形式构造。电容器单元优选包括一对分别形成在支撑构件的一对相对的外表面上的电容器电极。
电容器单元优选包括在支撑构件内相互叠加的多个内部电极，并且将支撑构件层夹在中间。
第二方面中的多模压电体波滤波器不限于一种特定的振动模式。多模压电体波滤波器可以使用基于压电纵向效应的长度振动模式的谐波，或基于压电纵向效应的厚度纵向振动模式的谐波。
在本发明的第三方面中，一种电子组件包括一个外壳基片，安装在外壳基片上的第二方面中的纵向耦合多模压电体波滤波器，和一个以包围压电体波滤波器方式固定到外壳基片的盖构件。
在本发明的第四方面中，一种纵向耦合多模压电体波滤波装置包括设计的第一和第二多模压电体波滤波器，以便当在一个输入电极和一个接地电极之间输入一个输入信号时，激励并且耦合不同次的谐波的振动模式，以在一个输出电极和接地电极之间提供一个输出信号。第一和第二多模压电体波滤波器中的每一个包括至少四个相互平行延伸的激励电极，一个包括多个布置在激励电极之间并且在垂直于激励电极的方向极化的压电层的叠层压电体，叠层压电体具有面对多个压电层的正交方向的第一和第二端面以及连接第一和第二端面的第一至第四侧面，形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第一端面位置的输入电极，形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第二端面位置的输出电极，和形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的接地电极，多个激励电极包括连接到输入电极的第一组激励电极，连接到输出电极的第二组激励电极，和连接到接地电极的第三组激励电极，其中第一和第二多模压电体波滤波器串联，并且其中第一纵向耦合多模压电体波滤波器使用的模式的谐波的次与第二纵向耦合多模压电体波滤波器使用的模式的谐波的次不同。
在本发明的第五方面，一种纵向耦合多模压电体波滤波装置包括设计的第一和第二多模压电体波滤波器，以便当在一个输入电极和一个接地电极之间输入一个输入信号时，激励并且耦合不同次谐波的振动模式，以在一个输出电极和接地电极之间提供一个输出信号。第一和第二多模压电体波滤波器中的每一个包括至少四个相互平行延伸的激励电极，一个包括多个布置在激励电极之间并且在垂直于激励电极的方向极化的压电层的叠层压电体，叠层压电体具有面对多个压电层的正交方向的第一和第二端面以及连接第一和第二端面的第一至第四侧面，形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第一端面位置的输入电极，形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第二端面位置的输出电极，和形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的接地电极，多个激励电极包括连接到输入电极的第一组激励电极，连接到输出电极的第二组激励电极，和连接到接地电极的第三组激励电极，其中第一和第二多模压电体波滤波器串联，并且其中第一纵向耦合多模压电体波滤波器与第二纵向耦合多模压电体波滤波器的尺寸不同。
第一纵向耦合多模压电体波滤波器与第二纵向耦合多模压电体波滤波器可以在宽度尺寸上，或长度尺寸上，或两种尺寸上，或任何其它尺寸上不同。
纵向耦合多模压电体波滤波装置可以进一步包括与第一纵向耦合多模压电体波滤波器和第二纵向耦合多模压电体波滤波器串联的另一个纵向耦合多模压电体波滤波器。也就是说，滤波装置可以包括三个或更多串联的纵向耦合多模压电体波滤波器。
第五方面中的多模压电体波滤波装置不限于一种特定振动模式。多模压电体波滤波器可以使用基于压电纵向效应的长度振动模式的谐波，或基于压电纵向效应的厚度纵向振动模式的谐波。
纵向耦合多模压电体波滤波装置优选进一步包括反射层，分别连接到叠层压电体的第一和第二端面，并且反射层由一种具有比叠层压电体的压电材料的声阻抗Z1低的第二声阻抗Z2的材料制造；和支撑构件，分别与反射层连接到叠层压电体的第一和第二端面的表面相对地连接到反射层的表面，并且支撑构件由一种具有比第二声阻抗Z2高的第三声阻抗Z3的材料制造。在这种布置中，从叠层压电体传递到反射层的振动从反射层与支撑构件之间的交界面反射。由于振动能量被俘获在反射层与支撑构件之间的交界面的一个区域中，因此支撑构件可以机械地支撑压电体波滤波器，而不会对滤波特性造成不利影响。
优选在第一和第二多模压电体波滤波器中至少一个的叠层压电体的至少一个侧面上形成一个槽，并且槽的两侧集成地形成一对多模压电体波滤波器块。在这种布置中，第一和第二多模压电体波滤波器中的至少一个是包括一对纵向耦合多模压电体波滤波器块的、提供了大的衰减的双元件压电体波滤波器。
在本发明的第六方面中，一种电子组件包括纵向耦合多模压电体波滤波装置，一个承载纵向耦合多模体波滤波装置的外壳基片，和一个以包围纵向耦合多模压电体波滤波装置的方式固定到外壳基片的盖构件。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的一个多模压电体波滤波装置的分解透视图；
图2A是第一实施例的多模压电体波滤波器的透视图，图2B是切除了一部分的多模压电体波滤波器的纵向剖视图；
图3示出了安装的图2A和2B中所示的多模压电体波滤波器中激励的对称模式和反对称模式；
图4示出了图2A和2B中所示多模压电体波滤波器的滤波特性；
图5示出了未机械支撑的图2A和2B的多模压电体波滤波器的阻抗与频率特性，和相位与频率特性；
图6示出了机械支撑的图2A和2B的多模压电体波滤波器的阻抗与频率特性，和相位与频率特性；
图7示出了第一实施例的多模压电体波滤波装置的滤波特性；
图8示出了第一和第二多模压电体波滤波器的衰减随它们之间的间距W变化的改变，其中第一和第二多模压电体波滤波器是以输入和输出电极相互面对布置的；
图9示出了本发明第一实施例中第一和第二多模压电体波滤波器的衰减随它们之间的间距W变化的改变；
图10是显示根据本发明第二实施例的多模压电体波滤波装置的分解透视图；
图11A示出了第二实施例的多模压电体波滤波器的外观，图11B-11D分别示出了12次，11次，和13次谐波；
图12是根据本发明第三实施例的多模压电体波滤波装置的分解透视图；
图13是显示第三实施例的多模压电体波滤波器的透视图；
图14是显示图13的多模压电体波滤波器的电极的结构的正面剖视图；
图15是根据本发明第四实施例的多模压电体波滤波器的透视图；
图16是图15的多模压电体波滤波器的一种改进的透视图；
图17是图15的多模压电体波滤波器的另一种改进的透视图；
图18是一种惯用双模多模压电体波滤波器的正视剖视图；
图19A和19B是分别显示图18的多模压电体波滤波器中激励的对称模式和反对称模式的剖视图；
图20是显示一种常规多模压电体波滤波装置的透视图；
图21是显示另一种常规多模压电体波滤波装置的透视图；
图22示出了图21的多模压电体波滤波器的电路布置；
图23是根据本发明第五实施例的纵向耦合多模压电体波滤波装置的分解透视图；
图24是本发明第五实施例中使用的纵向耦合多模压电体波滤波器的纵向剖视图；
图25示出了第一纵向耦合多模压电体波滤波器中激励的对称模式和反对称模式；
图26示出了第一纵向耦合多模压电体波滤波器的滤波特性；
图27示出了未机械支撑的第一纵向耦合多模压电体波滤波器的阻抗与频率特性，和相位与频率特性；
图28示出了机械支撑的第一纵向耦合多模压电体波滤波器的阻抗与频率特性，和相位与频率特性；
图29示出了第一纵向耦合多模压电体波滤波器的滤波特性；
图30示出了第二纵向耦合多模压电体波滤波器的滤波特性；
图31示出了根据本发明第五实施例的纵向耦合多模压电体波滤波装置的滤波特性；
图32是显示根据本发明第六实施例的纵向耦合多模压电体波滤波器的透视图；
图33示出了第六实施例中使用的第一纵向耦合多模压电体波滤波器的滤波特性；
图34示出了第六实施例中使用的第二纵向耦合多模压电体波滤波器的滤波特性；
图35示出了第六实施例的纵向耦合多模压电体波滤波装置的滤波特性；
图36是根据本发明第七实施例的纵向耦合多模压电体波滤波装置的透视图；
图37是根据本发明第八实施例的纵向耦合多模压电体波滤波装置的透视图；
图38是显示用作第一纵向耦合压电体波滤波器或第二纵向耦合多模压电体波滤波器的纵向耦合多模压电体波滤波器的一种改进的透视图；
图39示出了单元件纵向耦合多模压电体波滤波器的滤波特性；
图40示出了图38的双元件纵向耦合多模压电体波滤波器的滤波特性；
图41是显示本发明中使用的另一个纵向耦合多模压电体波滤波器的透视图；和
图42是显示本发明中使用的又一个纵向耦合多模压电体波滤波器的透视图。
具体实施方式
以下参考附图说明本发明的实施例。
图1是根据本发明第一实施例的一个纵向耦合多模压电体波滤波装置的分解透视图；
纵向耦合多模压电体波滤波装置1包括外壳基片2。外壳基片2是用绝缘材料制造的。输入电极3，输出电极4和接地电极5(形成在外壳基片2的上表面。利用导电粘结剂8a和8e将第一多模压电体波滤波器6电连接和机械固定在输入电极3和接地电极5之间。利用导电粘结剂9a和9c将第二多模压电体波滤波器7电连接和固定在输出电极4和接地电极5之间。第一和第二多模压电体波滤波器6和7在外壳基片2上串联连接。第一多模压电体波滤波器6和第二多模压电体波滤波器7也通过形成在一个中继部分上的导电粘结剂8b和9b相互连接。
盖构件10固定到外壳基片2的顶部，以包围第一和第二多模压电体波滤波器6和7。
第一和第二多模压电体波滤波器6和7在结构上彼此相同。参考图2A和2B，详细说明第一多模压电体波滤波器6。
如图2A中所示，第一多模压电体波滤波器6包括叠层压电体11。叠层压电体11包括在垂直于叠层压电体11的长度方向上延伸的激励电极12-25。激励电极12和25分别形成在端面11a和11b。激励电极13-24是内部电极。
反射层31和32分别形成在叠层压电体11的端面11a和11b上。支撑构件33和34分别形成在反射层31和32的外端面上。反射层31和32以及支撑构件33和34的横截面具有与叠层压电体11相同的形状。
矩形横截面的棒状叠层压电体11具有上表面11c，下表面11d，和连接端面11a和11b的侧面11e(后侧面没有示出)。上表面11c、下表面11d、和侧面11e构成了本发明的第一至第三侧面。未示出的侧面是本发明的第四侧面。
在作为第一侧面的上表面11c上靠近端面11a的位置形成有输入电极26。在叠层压电体11的靠近端面11b的位置形成有输出电极27。在第一侧面对面的第二侧面的下表面11d上形成接地电极28。
在上表面11a上沉积了多个绝缘材料29，并且在下表面11d上也沉积了多个绝缘材料30。
如图2B中所示，沉积绝缘材料29和30以便有选择地将激励电极12-25电连接到输入电极26、输出电极27、和接地电极28(反驳8))。
更具体地讲，激励电极13、15和17连接到输入电极26，从而形成激励电极的第一组。为了使激励电极13、15和17与接地电极28电绝缘，沉积绝缘材料30以覆盖激励电极13、15和17的下端。同样，为了使连接到输出电极27的第二组激励电极20、22和24与接地电极28电绝缘，沉积绝缘材料30以覆盖激励电极20、22和24的下端。
激励电极12、14、16、18、19、21、23和25形成第三激励电极组，并且电连接到接地电极28。为了使激励电极12、14、16、18、19、21、23和25与输入电极26和输出电极27电绝缘，将绝缘材料29沉积到上表面11c上，以覆盖这些电极中的每一个的上端。
夹在不同电压的激励电极之间的压电层，例如，夹在激励电极12和激励电极13之间的压电层在叠层压电体11的长度方向上极化。
在第一实施例中，叠层压电体11的压电材料是铅-锆酸盐-钛酸盐(PZT)陶瓷，并且其声阻抗Z1是3.4×107(kg/m2S)。
环氧树脂制造的反射层31和32具有1.87×106(kg/m2S)的声阻抗Z2。陶瓷制造的支撑构件33和34具有3.4×107(kg/m2S)的声阻抗Z3。
反射层31和32的材料不限于特定的一种，只要其声阻抗Z2低于叠层体11的压电材料的声阻抗Z1和支撑构件33和34的材料的声阻抗Z3中的每一个。
支撑构件33和34的材料不限于任何一种特定材料，只要其声阻抗Z3高于反射层31和32的声阻抗Z2。支撑构件33和34可以是由不是陶瓷的绝缘材料制造的。
返回到图1，将第一多模压电体波滤波器6和具有与滤波器6相同构造的第二多模压电体波滤波器7固定到纵向耦合多模压电体波滤波装置1的外壳基片2上。适当地布置压电体波滤波器7和压电体波滤波器6，以便使压电体波滤波器7的接地电极28和压电体波滤波器6的接地电极28能够彼此面对。也就是说，布置使压电体波滤波器6和7的接地电极相互之间比压电体波滤波器6和7的输入和输出电极更为靠近。从下面的专门试验中可以知道，在这种布置中衰减增大。
下面讨论压电体波滤波装置1的操作。
图3示出了在压电体波滤波器6操作时激励的对称模式(实线)和反对称模式(虚线)。如图所示，在对称模式中压电体波滤波器6在12次谐波受到强激励，而在反对称模式中在11次和13次谐波受到强激励。也就是说，在基于压电纵向效应的长度振动模式中，压电体波滤波器6在11次至13次谐波上受到有效激励。通过耦合11次至13次谐波，压电体波滤波器6提供了滤波特性。
图4示出了多模压电体波滤波器6的滤波特征曲线。如图所示，压电体波滤波器6导致了中心频率在11MHz的宽带滤波特性。
在多模压电体波滤波器6中，使用的三种模式的频率按照谐波的次的比率分割。在已经讨论过的横向耦合多模滤波器中，每种模式的频率取决于激励电极之间的间距。与此相反，在多模压电体波滤波器6中，每种模式的频率与激励电极之间的间距无关。为了取得希望的带宽，只要选择对应于带宽的谐波的次。可以容易地获得宽带滤波特性。为了获得宽带，惯用横向耦合多模滤波器中很难形成分段激励电极。相反，在压电体波滤波器6中可以容易地获得宽的带宽。
常规横向耦合多模滤波器的一个缺点在于，其衰减不够高。滤波器的衰减与输入电极和接地电位之间的电容量CI-G和该输入电极和输出电极之间的电容量CI-O的比率有关。更具体地讲，输入电极与输出电极之间的电容量比输入电极与接地电位之间的电容量越小，衰减越大。
由于在接地电位的激励电极18和19布置在分别连接到输入电极26和输出电极27的激励电极之间，因此输入电极与输出电极之间的电容量实际上很小。与常规多模滤波器相比，压电体波滤波器6提供了大的衰减。
压电体波滤波器6中，叠层压电体11以长度振动模式谐波振动。由于叠层压电体11不是一种能量俘获压电谐振器，叠层压电体11的直接机械支撑对压电体波滤波器6具有不利影响。
将反射层31和32分别设置在端面11a和11b的外侧，并且进一步将支撑构件33和34分别设置在反射层31和32上。由于如上设定了叠层压电体11、反射层31和32、和支撑构件33和34的声阻抗Z1-Z3，从叠层压电体11传播的振动被反射层31和32与支撑构件33和34之间的交界面反射。因而振动能量被俘获在一对交界面之间的中心区。即使将压电体波滤波器6机械地支撑在支撑构件33和34上，滤波器的特性也不受机械支撑的影响，如图5和6中所示。
图5示出了没有机械支撑的多模压电体波滤波器6的阻抗与频率特性和相位与频率特性。图6示出了机械支撑在支撑构件33和34上的多模压电体波滤波器6的阻抗与频率特性和相位与频率特性。如图5和6中所示，实线代表相位与频率特性，虚线代表阻抗与频率特性。
通过图5与图6的比较可以看到，即使在把压电体波滤波器6机械地支撑在支撑构件33和34上时，谐振特性也没有被破坏。即使把输入电极26、输出电极27、和接地电极28如图1中所示利用导电粘结剂8a、8b、8c、9a、9b和9c分别电连接并且机械结合到支撑构件33和34的表面上的输入电极3、输出电极4和接地电极5时，压电体波滤波器6和7的滤波特性也没有受到影响。
返回到图1，第一实施例的纵向耦合多模压电体波滤波装置1包括多模滤波器6和7，它们每个都具有宽的带宽和大的衰减。由于多模压电体波滤波器6和7的两个滤波元件是串联的，因而衰减变大。
由于适当地布置多模压电体波滤波器6和7以使接地电极28相互面对，因而进一步增大了衰减结果。这将通过参考图7-9加以讨论。
图7示出了第一实施例的多模压电体波装置1的滤波特性。图8示出了包含压电体波滤波器6和7的压电体波滤波装置的衰减随压电体波滤波器6和7之间的间距W变化的改变，其中第一和第二多模压电体波滤波器是以输入和输出电极相互面对布置的。这个压电体波滤波装置与第一实施例的相同，只是将压电体波滤波器6和7布置为使输入电极26相互面对，并且输出电极27相互面对。如图所示，如果两个滤波器6和7之间的间距W等于或小于0.5mm，那么衰减小于第一实施例，尽管在结构上类似。
图9示出了本发明第一实施例中第一和第二多模压电体波滤波器6和7的衰减随它们之间的间距W的变化的改变。通过图9与图8的比较可以看到，由于接地电极28彼此面对，即使将间距W设定为比较小，衰减也足够高。在第一实施例中，多模压电体波滤波器6和7使用了厚度纵向振动的11次至13次谐波。谐波的次是根据希望的滤波通带自由选择的。
连接到不同电位的激励电极之间的压电层厚度的均匀性不是必要的。通过使压电层在一个部分中彼此不同，可以减小谐波的次中的引起寄生振动的激励效应。
图10是显示根据本发明第二实施例的多模压电体波滤波器的分解透视图。本发明的第一实施例结合了利用基于压电纵向效应的长度振动模式的谐波的压电体波滤波器。本发明允许使用利用另一种振动模式的压电体波滤波器。
图10所示压电体波滤波装置51利用基于压电纵向效应的厚度纵向振动的谐波。将利用厚度纵向振动的谐波的能量俘获多模压电体波滤波器56和57布置在外壳基片52上。在外壳基片52上形成有输入电极53、输出电极54、和接地电极55。利用导电粘结剂58a和58b将多模压电体波滤波器56和57电连接和机械固定到输入电极53和输出电极54。利用导电粘结剂(未示出)将接地电极55连接到多模压电体波滤波器56和57的(以后要讨论的)接地电极。利用一个互联电极56将多模压电体波滤波器56连接到多模压电体波滤波器57。
多模压电体波滤波器56和57在结构上彼此相同。
参考图11A-11D，详细说明多模压电体波滤波器56。
如图所示，多模压电体波滤波器56包括叠层压电体61。叠层压电体61包括相互面对的第一和第二端面61a和61b。叠层压电体61是以从端面61b向端面61a看的、箭头P所代表的方向极化的。激励电极62和75分别形成在第一和第二端面61a和61b。作为内部电极的激励电极63-75形成在叠层压电体61中。激励电极62-75夹持着插在它们之间的各压电层。激励电极63，65和67向外通到第一侧面61c，并且电连接于靠近端面61a地布置在第一侧面61c上的输入电极76。第二组中的激励电极70，72和74向外通到第一侧面61c，并且电连接到一个输出电极77。输出电极77靠近端面61b地布置在第一侧面61c上。第三组中的激励电极62，64，66，68，69，71，73和75电连接到形成在侧面61d上的接地电极78。
激励电极62-75共同扩张并且将各压电层夹在它们之间的一个区域限定在叠层压电体61的中央区。夹持在连接到不同电位的激励电极之间的压电层，例如，夹持在激励电极62与激励电极63之间的压电层被基于压电纵向效应的厚度纵向振动激励。厚度纵向振动的谐波被俘获在激励电极62和激励电极63之间的压电层中。
在操作过程中，厚度纵向振动的12次谐波以图11B中所示的对称模式有效地激励多模压电体波滤波器56，而被厚度纵向振动的11次和13次谐波以图11C和11D中所示的反对称模式有效激励。
通过耦合11次至13次谐波，多模压电体波滤波器56提供了滤波特性。
在第二实施例中，多模压电体波滤波器56和57形成了一个如上所述的能量俘获多模压电体波滤波器。由于能量俘获类型，振动能被俘获在激励电极62-75相互面对的区域中。即使将侧面61c和61d固定到外壳基片52，也不会对滤波器造成不利影响。
如第一实施例中一样，在第二实施例中，可以通过选择谐波的次容易地将带宽调节到希望的通带。如图10中所示，由于布置多模压电体波滤波器56和57使接地电极78相互面对，从而有效地提高了阻带衰减。
图12是根据本发明第三实施例的多模压电体波滤波装置81的分解透视图。
多模压电体波滤波装置81包括形成在外壳基片82上的多模压电体波滤波器86和87。在外壳基片82上形成有输入电极83、输出电极84、和接地电极85。利用导电粘结剂88a和88b分别将多模压电体波滤波器86和87分别电连接到输入电极83和输出电极84。利用导电粘结剂(未示出)将接地电极85电连接到多模压电体波滤波器86和87。利用互联电极89串联多模压电体波滤波器86和87。
如图13中所示，多模压电体波滤波器86包括叠层压电体91。图13右侧图示的激励电极92和93交替地排列，将叠层压电体91中的压电层夹持在它们之间。叠层压电体91的上表面91a和下表面91b分别用作第一和第二端面。输入电极94布置在第一侧面91c和第三侧面91e相交的边缘部分的靠近上表面91a的位置，输出电极95布置在靠近下表面91b的位置。
接地电极96布置在第一侧面91c与第四侧面91f相交的边缘部分的整个高度上。侧面91d是第二侧面。
图14图示了多模压电体波滤波器91的电极的结构。
在第三实施例中，叠层压电体91是以厚度方向极化的。由于十个压电层夹持在连接到不同电位的激励电极之间，多模压电体波滤波器86以对称模式被厚度纵向振动的第12谐波激励，而以反对称模式被11次和13次谐波激励。在第三实施例中，激励电极92和93仅在叠层压电体91的中央区中平行于叠层体91的端面91a和91b地共同扩张，将压电层夹持在它们之间。因而将振动能俘获在叠层压电体91的中央部分。在能量俘获多模压电体波滤波器的构造中，激励电极的形状可以根据需要灵活地变化。
在第三实施例中，适当地使激励电极92和93成形，以便使两个电极能够在它们之间夹持着压电层的中央部分中彼此面对。电极结构的这种设计可以使电连接到输入电极94，输出电极95和接地电极96有更大的自由度。因此，机械地增强了叠层压电体91。从而可以容易地实现高频设计。
在第三实施例中，由于多模压电体波滤波器86和87的布置使接地电极如图12中所示的那样彼此更为靠近，从而第三实施例如同第一实施例一样，导致了高的衰减。
图15是根据本发明第四实施例的多模压电体波滤波器的透视图。在这里使用了多模压电体波滤波器101。
多模压电体波滤波器101包括具有矩形横截面的加长叠层压电体102。激励电极103形成在叠层压电体102的端面102a上。激励电极116形成在第二端面102b上。激励电极104至115形成为内部电极。激励电极103至116沿叠层体102的整个横截面共同展开。可以使激励电极103至116仅在叠层压电体102整个横截面的一部分上共同展开。
与第一实施例中使用的压电体波滤波器6一样，输入电极117形成在作为第一侧面的上表面的靠近端面102a的位置，并且将输出电极118形成在上表面的靠近端面102b的位置。接地电极119形成在作为第二侧面的下表面上。
多个绝缘材料120和多个绝缘材料121分别沉积在叠层压电体102的下表面和上表面。沉积绝缘材料120以使激励电极104，106，108，111，113，和115与接地电极电119绝缘。同样，沉积绝缘材料121以使激励电极103，105和107与输入电极117电绝缘，并且使激励电极109，110，112，114和116与输出电极118电绝缘。
由铅-锆酸盐-钛酸盐陶瓷制造的叠层压电体102是以长度方向极化的。
当把交流电施加到输入电极117和接地电极119之间时，叠层压电体102以长度振动模式振动。与第一实施例的压电体波滤波器6一样，有效地激励出基于压电纵向效应的长度振动模式的谐波。更具体地讲，有效地激励并耦合了11次至13次谐波，从而形成一个滤波器带宽。
多模压电体波滤波器101的叠层压电体102在结构上几乎与压电体波滤波器6相同。
在第四实施例中，反射层31和32以及支撑构件33和34布置在叠层压电体102的端面102a和102b的外侧。反射层31和32以及支撑构件33和34在结构上分别与压电体波滤波器6的相同。
即使将支撑构件33和34机械地支撑，多模压电体波滤波器101的滤波特性也不会变差。
第四实施例的特征在于，多模压电体波滤波器101中电容电极117a和119a形成在支撑构件33上。电容电极117a和119a分别是通过扩张输入电极117和接地电极119中的每一个的一端形成的。每个都具有特定面积的电容器电极117a和119a相互面对，将支撑构件33夹持在它们之间。因而在电容器电极117a和119a之间形成一个中继电容器。
在第四实施例中，中继电容器的存在增大了衰减。中继电容器是由没有受到极化处理的支撑构件33形成的。即使形成了中继电容器，也不会造成不需要的寄生振动。
第四实施例的多模压电体波滤波器提供了宽的带宽，使得能够容易地设定不同的带宽，导致大的衰减，并且没有不需要的寄生振动。
多模压电体波滤波器101中的中继电容器是由布置在支撑构件33上表面和下表面上的电容器电极117a和119a形成的。如图16中所示，中继电容器可以通过在支撑构件33中布置内部电极121和122形成。内部电极121电连接到输入电极117，并且内部电极122电连接到接地电极119。沉积绝缘材料123和124，以使内部电极121和122分别与接地电极119和输入电极117电绝缘。
可以通过在支撑构件33中布置内部电极121和122形成中继电容器。在这种布置中，可以把支撑构件33的尺寸设置得小于图15中所示的实施例的尺寸。
参考图17，多个内部电极131-134交替地向外通向支撑构件33的上表面33a和下表面33b，从而形成一个叠层类型的中继电容器部分。
在第一至第四实施例中的每一个及其改进中，使每个激励电极以图17中所示的中继电容器部分相同的方式，保持不与输入电极、输出电极、和接地电极中的一个接触，而不是利用沉积在压电体的外表面的绝缘材料。在这种情况下，无需绝缘材料120和绝缘材料121。
图23是根据本发明第五实施例的纵向耦合多模压电体波滤波装置41的分解透视图。如图所示，纵向耦合多模压电体波滤波装置41包括安装在外壳基片42上的两个纵向耦合多模压电体波滤波器1和1A。
图24详细地示出了纵向耦合多模压电体波滤波器1。
如图所示，多模压电体波滤波装置1包括叠层压电体2。在叠层压电体2中，激励电极3-8，9a，9b，和10-15以垂直于叠层压电体2的长度的方向伸展。激励电极3和15分别形成在叠层压电体2的端面2a和2b上。激励电极4-8，9a，9b，和10-14形成为内部电极。
反射层31和32分别形成在叠层压电体2的端面2a和2b的外端表面上。支撑构件33和34分别形成在反射层31和32的外端表面上。
反射层31和32以及支撑构件33和34具有与叠层压电体2相同的矩形横截面。
具有矩形横截面的棒状叠层压电体2具有连接端面2a和2b的上表面2c，下表面2d，以及侧面2e(后侧面未示出)。上表面2a、下表面2b、和侧面2e构成本发明的第一至第三侧面。未示出的侧面是本发明的第四侧面。
输入电极16形成在作为第一侧面的上表面2c的靠近端面2a的位置。输出电极17形成在上表面2c的靠近端面2b的位置。接地电极18形成在作为与第一侧面对面的第二侧面的下表面2d上。
多个绝缘材料20沉积在上表面2a，下表面2上也沉积了多个绝缘材料20。沉积绝缘材料20，以将激励电极3-15有选择地电连接到输入电极16，输出电极17，和接地电极18。
更具体地讲，将激励电极4，6和8连接到输入电极16，从而形成第一组激励电极。将形成第二组的激励电极10，12和14连接到输出电极17。将剩余的形成第四组的激励电极3，5，7，9a，9b，11，13和15连接到接地电极18。
将绝缘材料20沉积到上表面2c，以将第三组中的激励电极3，5，7，9a，9b，11，13和15与输入电极16和输出电极18电绝缘。将绝缘材料20沉积到下表面2d，以使激励电极4，6，8，10，12和14与接地电极18电绝缘。
夹持在连接到不同电位的激励电极之间的压电层，例如，夹在激励电极3和激励电极4之间的压电层在叠层体2的长度方向极化。在第五实施例中，叠层压电体2的压电材料是一种铅-锆酸盐-钛酸盐陶瓷，并且其声阻抗Z1是3.4×107(kg/m2S)。
环氧树脂制造的反射层31和32具有1.87×106(kg/m2S)的声阻抗Z2。陶瓷制造的支撑构件33和34具有3.4×107(kg/m2S)的声阻抗Z3。
反射层31和32的材料不限于特定的一种，只要其声阻抗Z2小于叠层压电体3的压电材料的声阻抗Z1和支撑构件33和34的材料的声阻抗Z3中的每一个。支撑构件33和34的材料不限于任何特定的一种材料，只要其声阻抗Z3高于反射层31和32的声阻抗Z2。支撑构件33和34可以是由一种不是陶瓷的绝缘材料制造的。
以下讨论多模压电体波滤波装置1的操作。
图25示出了多模压电体波滤波器1中激励的对称模式(虚线)和反对称模式(实线)。如图所示，多模压电体波滤波器1在12次谐波受到对称模式的强激励，而在11次和13次谐波受到反对称模式的强激励。也就是说，基于压电纵向效应，压电体波滤波器1在11次至13次谐波受到长度振动模式的有效激励。通过耦合11次至13次谐波，压电体波滤波器1提供了滤波特性。图26示出了多模压电体波滤波器1的滤波特性曲线。如图所示，压电体波滤波器1导致其中心频率在11MHz的宽滤波特性。
在多模压电体波滤波器1中，使用的三种模式的频率被按照谐波的次的比率分割。在已经讨论过的横向双模滤波器中，每种模式的频率依赖于激励电极之间的间距。相反，在多模压电体波滤波器1中，每种模式的频率与激励电极之间的间距无关。为了获得希望的带宽，只要简单地选择对应于带宽的谐波的次。容易地获得了宽带滤波特性。
为了获得宽带，在常规横向多模滤波器中难于形成分段激励电极。相反，在压电体波滤波器1中可以容易地获得宽的带宽。常规横向多模滤波器具有衰减不够高的缺陷。滤波器的衰减与一个输入电极和接地电位之间的电容量CI-G以及该输入电极和输出电极之间的电容量CI-O的比率有关。更具体地讲，输入和输出之间的电容量比输入电极和接地电位之间的电容量越小，衰减越大。
由于在接地电位的激励电极9a和9b布置在分别连接到输入电极16和输出电极17的激励电极之间，输入电极与输出电极之间的电容量实际上比较小。与常规多模滤波器相比，压电体波滤波器1提供了更大的衰减。
在压电体波滤波器1中，叠层压电体2在长度振动模式的谐波上振动。由于叠层压电体2不是一个能量俘获压电谐振器，因而叠层压电体2的直接机械支撑对压电体波滤波器1的特性造成不利影响。分别将反射层31和32布置在端面2a和2b，并且进一步将支撑构件33和34分别布置在反射层31和32的外侧。由于如上所述地设定了叠层压电体2、反射层31和32、以及支撑构件33和34的声阻抗Z1-Z3，从叠层压电体2传播的振动从反射层31和32与支撑构件33和34之间的交界面反射。从而将振动能俘获在一对交界面之间的中心区。
如图27和28中所示，即使将压电体波滤波器1机械地支撑在支撑构件33和34，滤波器的特性也不会受到机械支撑的影响。
图27示出了未机械支撑在其支撑构件33和34上的多模压电滤波器1的阻抗与频率特性，和相位与频率特性。图28示出了支撑在其支撑构件33和34上的多模压电体波滤波器1的阻抗与频率特性，和相位与频率特性。如图27和28中所示，实线代表相位与频率特性，虚线代表阻抗与频率特性。通过比较图27和图28，可以看到如果将压电体波滤波器1机械支撑在支撑构件33和34上，谐振特性没有变坏。
返回到图23，第五实施例的纵向耦合多模压电体波滤波装置41包括每个都具有宽的带宽和大的衰减的多模滤波器1和1A。多模压电体波滤波器6和7的两个滤波元件安装在外壳基片42上。终端电极43-47形成在外壳基片42的上表面。利用导电粘结剂48将终端电极43-47分别电连接到多模压电体波滤波器1和1A。利用导电粘结剂48将终端电极43-47电连接和机械固定到多模压电滤波器1和1A的支撑构件33和34。
将终端电极45和46布置在外壳基片42上，以串联多模压电体波滤波器1和1A。
在第五实施例中，多模压电体波滤波器1使用了基于压电纵向效应的长度振动模式的11次至13次谐波，而多模压电体波滤波器1A使用长度振动模式的13次至15次谐波。多模压电体波滤波器1A在结构上与多模压电体波滤波器1相同，只是多模压电体波滤波器1A包括14个夹持在连接到不同电位的激励电极之间的压电层。
由于它的14个夹持在连接到不同电位的激励电极之间的压电层，多模压电体波滤波器1A在对称模式的14次谐波受到强激励，而在反对称模式的13次和15次谐波受到强激励。耦合13次至15次谐波，形成一种滤波特性。
包括串联的多模压电体波滤波器1和1A的压电体波滤波装置41提供了比仅由多模压电体波滤波器1构成的，或仅由多模压电体波滤波器1A构成的装置更大的衰减。因此，多模压电体波滤波装置41提供了具有优良选择性的滤波特性。现在参考图29至31讨论滤波特性。
图29示出了多模压电体波滤波器1的滤波特性。夹持在内部电极之间的压电层的厚度是150μm。多模压电体波滤波器1中的叠层压电体2是120μm厚，120μm宽，和3300μm长。图30示出了除了具有两个以上的连接到不同电位的压电层之外，与多模压电体波滤波器1相同的多模压电体波滤波器1A的滤波特性。图31示出了包括串联的多模压电体波滤波器1和1A的纵向耦合多模压电体波滤波装置41的滤波特性。
在多模压电体波滤波器1和1A中激励产生不是使用的更高阶模式的谐波，这些谐波可能成为寄生的。图29中箭头A和B指出的模式，和图30中箭头C和D指出的模式，不是使用的那些模式，成为寄生的。
由于多模压电体波滤波器1和1A被串联成为一个两段压电体波滤波装置41，产生了如图31中所示的更大的衰减。由于多模压电体波滤波器1和1A使用不同次的谐波，因而在多模压电体波滤波器1中成为寄生的模式的频率，和在多模压电体波滤波器1A中成为寄生的模式的频率是不同的。作为两个滤波元件的多模压电体波滤波器1和1A的寄生特性是不同的，从而相互抵消。如图31中所示，有效地减小了寄生频率，并获得了更大的阻带衰减。
在第五实施例中，将利用11次至13次谐波的多模压电体波滤波器1与利用13次至15次谐波的多模压电体波滤波器1A组合。可以自由地选择谐波的次，以满足要求的滤波器带宽。
不要求滤波器中的夹持在连接到不同电位的激励电极之间的压电层的厚度是均匀的。通过使厚度不同，提高了使用中的模式的阶的激励效率，并且降低了成为寄生的模式的阶的激励效率。
在压电体波滤波装置41中，将一个具有敞开底部的盖构件50附装到外壳基片42。将压电体波滤波装置41作为一个具有由外壳基片42和盖构件50形成的封装结构的电子组件提供。
图32是显示根据本发明第六实施例的纵向耦合多模压电体波滤波装置62的透视图。第五实施例使用工作在不同阶模式的多模压电体波滤波器1和1A。第六实施例包括串联并且安装在外壳基片42上的宽度尺寸不同的纵向耦合多模压电体波滤波器61和61A。
根据本发明，形成一个多模压电体波滤波装置的第一纵向耦合多模压电体波滤波器61和第二纵向耦合多模压电体波滤波器61A在长度尺寸或宽度尺寸上是可以不同的。
作为多模压电体波滤波器1，压电体波滤波器61和61A中的每一个在基于压电纵向效应的长度振动的12次谐波受到对称模式的强激励，而在13次谐波受到反对称模式的强激励。耦合11次至13次谐波，形成了一种滤波特性。
由于第一纵向耦合多模压电体波滤波器61和第二纵向耦合多模压电体波滤波器61A在宽度尺寸上不同，产生了大的衰减。参考图33-35讨论滤波特性。
在压电体波滤波器61中，夹持在连接到不同电位的激励电极之间的压电层的厚度是150μm，并且压电体的厚度是120μm。第一纵向耦合多模压电体波滤波器61的宽度是300μm，第二纵向耦合多模压电体波滤波器61A的宽度是200μm。压电体波滤波器61和61A的其它规格与第一纵向耦合多模压电体波滤波器1相同。
图33示出了第一纵向耦合多模压电体波滤波器61的滤波特性，图34示出了第二纵向耦合多模压电体波滤波器61A的滤波特性。图35示出了其中串联了纵向耦合多模压电体波滤波器61和61A的纵向耦合多模压电体波滤波装置62的滤波特性。
纵向耦合多模压电体波滤波器61和61A中的每一个具有矩形横截面形状的棒状结构。由于宽度尺寸产生寄生振动。因为通过串联多模压电体波滤波器61和61A提高了压电体波滤波装置62的滤波元件段数，所以它提供了更大的衰减。图33中所示的寄生频率分量E1-E3和由于宽度模式造成的寄生频率分量F1-F3相互抵消。结果，如图35中所示，有效地减小了寄生分量。
与仅增加滤波元件段数的情况相比，得到的阻带衰减实际上是大的。
图36是根据本发明第七实施例的纵向耦合多模压电体波滤波装置72的透视图。在第七实施例中，第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器71和71A安装在外壳基片42上。纵向耦合多模压电体波滤波器71和71A安装在外壳基片42上。与纵向耦合多模压电体波滤波器1一样，纵向耦合多模压电体波滤波器71和71A利用基于压电纵向效应的长度振动模式的谐波。与多模压电体波滤波器1一样，压电体波滤波器71和71A在对称模式受到12次谐波的有效激励，而在反对称模式受到11次和13次谐波的有效激励。与多模压电体波滤波器1一样，在压电体波滤波器71和71A中，耦合11次至13次谐波，形成一种滤波特性。
压电体波滤波器71和71A在长度尺寸上不同。将压电体波滤波器71A中夹持在连接到不同电位的激励电极之间的压电层的厚度设定为小于压电体波滤波器71中的夹持在连接到不同电位的激励电极之间的压电层的厚度。
通过使第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器71和71A的长度尺寸不同，减小了不是那些使用的分量的寄生分量，并且获得大的阻带衰减。
由于纵向耦合多模压电体波滤波器71和71A中的每一个具有矩形横截面的棒状结构，发生基于长度尺寸的寄生振动。通过使纵向耦合多模压电体波滤波器71和71A长度尺寸不同，使第一压电体波滤波器71中成为寄生分量的长度模式的频率与第二压电体波滤波器71A中成为寄生分量的长度模式的频率不同。通过串联用电体波滤波器71和71A，使压电体波滤波器71和71A的寄生分量抵消，和产生大的阻带衰减。
图37是根据本发明第八实施例的纵向耦合多模压电体波滤波装置82的透视图。压电体波滤波装置82包括安装在外壳基片42上的第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器81和81A。压电体波滤波器81和81A中的每一个具有与多模压电体波滤波器1相同的结构，也就是说，利用基于压电纵向效应激励的长度模式的谐波。与压电体波滤波器1一样，在其滤波特性中，压电体波滤波器81和81A耦合11次至13次谐波。
将压电体波滤波器81的厚度设定为大于压电体波滤波器81A的厚度。压电体波滤波器81和81A的其它构造与多模压电体波滤波器1的相同。
通过串联厚度尺寸相互不同的第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器81和81A，不仅通过增大滤波元件段数提供了大的衰减，而且减小了由于厚度尺寸中的剪切应力产生的寄生分量。尽管寄生分量发生在剪切模式，但是厚度尺寸中的差别使得第一压电体波滤波器81中的剪切模式的寄生频率与第二压电体波滤波器81A中的剪切模式的寄生频率不同。如果将压电体波滤波器81和81A串联，那么压电体波滤波器81和81A中的寄生分量相互抵消，并且导致大的阻带衰减。
图38是显示用作第一纵向耦合多模压电体波滤波器或第二纵向耦合多模压电体波滤波器的纵向耦合多模压电体波滤波器的一种改进的透视图。纵向耦合多模压电体波滤波器101包括纵向耦合多模压电体波滤波器块101A和101B。纵向耦合多模压电体波滤波器块101A和101B是利用同一压电体102一体地形成的。更具体地讲，通过在叠层压电体的上表面形成槽102a，将叠层压电体102分段成纵向耦合多模压电体波滤波器块101A和101B。纵向耦合多模压电体波滤波器块101A和101B在它们的纵向侧保持一体连接。
不仅集成了叠层压电体102而且集成了反射层和支撑层。在把反射层和支撑层形成在叠层压电体102的两端之后，在叠层体102上形成槽102a。如同压电体波滤波器1和1A一样，形成了单元件纵向耦合多模压电体波滤波器。由于纵向耦合多模压电体波滤波器的谐振器具有矩形横截面，从而产生了由于宽度尺寸造成的宽度模式寄生分量。寄生分量使阻带的衰减特性变坏。通过形成槽102a，分散了由于谐振器宽度造成的寄生分量，并且增大了衰减。
图39示出了由于存在和不存在槽之间的差别造成的单元件滤波器衰减的差异。如图所示，虚线示出了没有槽的单元件滤波器，并且用实线示出了具有槽102a的单元件滤波器。具有叠层压电体102的滤波器在其通带以外区域中提供了更高的衰减。图40示出了由串联连接的两个元件组成的双元件纵向耦合多模压电体波滤波器的滤波特性。如图所示，虚线代表串联连接的两个元件的滤波特性，每个滤波元件没有槽，实线代表了串联连接的两个元件的滤波特性，每个滤波元件具有槽102a。如图40中所示，包括每个都具有槽102a的两个元件的纵向耦合多模压电体波滤波器提供了通带外侧的更高的衰减。具有槽102a的纵向耦合多模压电体波滤波器块101A的使用提供了更大的衰减。
在本发明中，第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器中的一个或二者可以由一个包含两个集成的滤波元件的纵向耦合多模体波滤波器101构成。产生了更高的通带外衰减。
已经通过参考利用基于压电纵向效应的长度振动模式的谐波的纵向耦合多模压电体波滤波器讨论了上述实施例。本发明不限于任何特定的振动模式。例如，本发明可以应用到图41中所示的利用基于压电纵向效应的厚度纵向振动的谐波的纵向耦合多模压电体波滤波器111，和利用厚度纵向振动的谐波的能量俘获纵向耦合多模压电体波滤波器121。如图41中所示，箭头P代表极化方向。
至少可以把一个第三纵向耦合多模压电体波滤波器连接到第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器。
通过耦合基于压电纵向效应的不同次的谐波激励的振动，第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器提供了滤波特性。从而，滤波器导致了宽带和大衰减滤波特性。由于布置第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器使它们的接地电极彼此之间比第一和第二滤波器的输入电极彼此之间以及第一和第二滤波器的输出电极彼此之间更加靠近，从而增大了衰减。
产生了宽带和大衰减多模压电体波滤波器。
由于分别将第一和第二反射层以及第一和第二支撑构件布置到叠层体的第一和第二端面，使得从压电体传递的振动从反射层与支撑构件之间的交界面反射。即使将第一和第二滤波器机械支撑在支撑构件上，滤波特性也会不变坏。由于形成了作为中继电容器的电容器单元，阻带衰减变得更大。
由于在常规压电体波滤波器中，在压电基片中形成中继电容器，中继电容器部分根据压电效应振动，并且产生不需要的寄生分量。由于不需要制造压电材料的支撑构件，从而有效地控制了不需要的寄生分量。
由于将第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器串联连接，增大了元件段数。得到了更高的衰减。
第一和第二压电体波滤波器利用不同次的谐波，并且在宽度尺寸或长度尺寸上不同。从而使第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器的寄生频率相互抵消，和获得大的衰减。

Claims (20)

1.一种纵向耦合多模压电体波滤波装置，包括：
设计的第一和第二多模压电体波滤波器，用于当在输入电极和接地电极之间输入一个输入信号时激励和耦合不同次谐波的振动模式，以在输出电极和接地电极之间提供输出信号；和
把第一和第二纵向耦合多模压电体波滤波器承载在其表面上的外壳基片，
其中第一和第二多模压电体波滤波器中的每一个包括：
至少四个相互平行延伸的激励电极；
包括多个布置在激励电极之间并且在垂直于激励电极的方向极化的压电层的叠层压电体，叠层压电体具有垂直面对多个压电层的第一和第二端面以及连接第一和第二端面的第一至第四侧面；
形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第一端面的输入电极；
形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第二端面的输出电极；和
形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的接地电极，其中多个激励电极包括连接到输入电极的第一组激励电极，连接到输出电极的第二组激励电极，和连接到接地电极的第三组激励电极，
其中将第一和第二多模压电体波滤波器串联，并且布置以便能够将第一和第二多模压电体波滤波器的接地电极彼此之间设置得比第一和第二多模压电体波滤波器的输入电极彼此之间以及第一和第二多模压电体波滤波器的输出电极彼此之间更加靠近。
2.根据权利要求1所述的纵向耦合多模压电体波滤波装置，其中不同阶的振动模式是基于压电纵向效应的长度振动模式的谐波。
3.根据权利要求1所述的纵向耦合多模压电体波滤波装置，其中不同阶的振动模式是基于压电纵向效应的厚度纵向振动模式的谐波。
4.根据权利要求1所述的纵向耦合多模压电体波滤波装置，进一步包括：
反射层，分别连接到叠层压电体的第一和第二端面，并且反射层由一种具有比叠层压电体的压电材料的声阻抗Z1低的第二声阻抗Z2的材料制造；和
支撑构件，分别与反射层连接到叠层压电体的第一和第二端面的表面相对地连接到反射层的表面，并且支撑构件由一种具有比第二声阻抗Z2高的声阻抗Z3的材料制造。
5.一种纵向耦合多模压电体波滤波器，包括：
至少四个彼此平行延伸的激励电极；
包括多个布置在激励电极之间并且在垂直于激励电极的方向极化的压电层的叠层压电体，叠层压电体具有垂直面对多个压电层的方向的第一和第二端面，以及连接第一和第二端面的第一至第四侧面；
形成在叠层压电体的第一侧面上的靠近第一端面的输入电极；
形成在叠层压电体的第一侧面上的靠近第二端面的输出电极；
形成在叠层压电体的第一侧面反面的第二侧面上的接地电极，其中多个激励电极包括连接到输入电极的第一组激励电极，连接到输出电极的第二组激励电极，和连接到接地电极的第三组激励电极，和其中当把输入信号输入到输入电极与接地电极之间时，激励并耦合不同次的谐波的振动模式，以便在输出终端与接地终端之间输出一个输出信号；
分别布置在叠层压电体的第一和第二端面上，并且具有低于叠层压电体的声阻抗Z1的声阻抗Z2的第一和第二反射层；
分别布置在第一和第二反射层上，并且具有高于第二声阻抗Z2的第三声阻抗Z3的支撑构件；和
形成在第一支撑构件和/或第二支撑构件上的电容器单元，以便使电容器单元能够连接在接地电极与输出电极和输入电极之一之间。
6.根据权利要求5所述的纵向耦合多模压电体波滤波器，其中电容器单元包括一对分别形成在支撑构件的一对相反的外表面上的电容器电极。
7.根据权利要求5所述的纵向耦合多模压电体波滤波器，其中电容器单元包括，在支撑构件内，多个彼此叠置将支撑构件层夹在它们之间的内部电极。
8.根据权利要求5所述的纵向耦合多模压电体波滤波器，其中不同阶的振动模式是基于压电纵向效应的长度振动模式的谐波。
9.根据权利要求5所述的纵向耦合多模压电体波滤波器，其中不同阶的振动模式基于压电纵向效应的厚度纵向振动模式的谐波。
10.一种电子组件包括：外壳基片，安装在外壳基片上的根据权利要求5所述的纵向耦合多模压电体波滤波器，和以盖包围纵向耦合多模压电体波滤波器的方式固定到外壳基片的盖构件。
11.一种包括设计的第一和第二多模压电体波滤波器的纵向耦合多模压电体波滤波装置，用于当在输入电极和接地电极之间输入一个输入信号时，激励和耦合不同次的谐波的振动模式，以在输出电极和接地电极之间提供一个输出信号，
其中第一和第二多模压电体波滤波器中的每一个包括：
至少四个彼此平行延伸的激励电极；
包括多个布置在激励电极之间并且在垂直于激励电极的方向极化的压电层的叠层压电体，叠层压电体具有垂直面对多个压电层的方向的第一和第二端面，以及连接第一和第二端面的第一至第四侧面；
形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第一端面的输入电极；
形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第二端面的输出电极；和
形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的接地电极，其中多个激励电极包括连接到输入电极的第一组激励电极，连接到输出电极的第二组激励电极，和连接到接地电极的第三组激励电极，
其中第一和第二多模压电体波滤波器串联，和
其中第一纵向耦合多模压电体波滤波器使用的模式的谐波的次与第二纵向耦合多模压电体波滤波器使用的模式的谐波的次不同。
12.一种包括设计的第一和第二多模压电体波滤波器的纵向耦合多模压电体波滤波装置，用于当在输入电极和接地电极之间输入一个输入信号时，激励和耦合不同次的谐波的振动模式，以在输出电极和接地电极之间提供一个输出信号，
其中第一和第二多模压电体波滤波器中的每一个包括：
至少四个彼此平行延伸的激励电极；
包括多个布置在激励电极之间并且在垂直于激励电极的方向极化的压电层的叠层压电体，叠层压电体具有垂直面对多个压电层的方向的第一和第二端面，以及连接第一和第二端面的第一至第四侧面；
形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第一端面的输入电极；
形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的靠近第二端面的输出电极；和
形成在叠层压电体的第一至第四侧面中的至少一个上的接地电极，其中多个激励电极包括连接到输入电极的第一组激励电极，连接到输出电极的第二组激励电极，和连接到接地电极的第三组激励电极，
其中第一和第二多模压电体波滤波器串联，和
其中第一纵向耦合多模压电体波滤波器与第二纵向耦合多模压电体波滤波器的尺寸不同。
13.根据权利要求12所述的纵向耦合多模压电体波滤波装置，第一纵向耦合多模压电体波滤波器与第二纵向耦合多模压电体波滤波器的宽度尺寸不同。
14.根据权利要求12所述的纵向耦合多模压电体波滤波装置，第一纵向耦合多模压电体波滤波器与第二纵向耦合多模压电体波滤波器的长度尺寸不同。
15.根据权利要求11和12之一所述的纵向耦合多模压电体波滤波装置，进一步包括另一个与第一纵向耦合多模压电体波滤波器和第二纵向耦合多模压电体波滤波器串联的纵向耦合多模压电体波滤波器。
16.根据权利要求11所述的纵向耦合多模压电体波滤波装置，其中不同阶的振动模式是基于压电纵向效应的长度振动模式的谐波。
17.根据权利要求11所述的纵向耦合多模压电体波滤波装置，其中不同阶的振动模式是基于压电纵向效应的厚度纵向振动模式的谐波。
18.根据权利要求11和12之一所述的纵向耦合多模压电体波滤波装置，进一步包括：
反射层，分别连接到叠层压电体的第一和第二端面，并且反射层由一种具有比叠层压电体的压电材料的声阻抗Z1低的第二声阻抗Z2的材料制造；和
支撑构件，分别与反射层连接到叠层压电体的第一和第二端面的表面相对地连接到反射层的表面，并且支撑构件由一种具有比第二声阻抗Z2高的第三声阻抗Z3的材料制造。
19.根据权利要求11和12之一所述的纵向耦合多模压电体波滤波装置，其中在第一和第二多模压电体波滤波器的至少一个中的叠层压电体的至少一个端面上形成一个槽，并且在槽的两侧集成地形成一对多模压电体波滤波器。
20.一种电子组件包括，根据权利要求11和12之一所述的纵向耦合多模压电体波滤波装置，一个承载纵向耦合多模压电体波滤波装置的外壳基片，和一个以包围纵向耦合多模压电体波滤波装置的方式固定到外壳基片的盖构件。
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